《硬質(zhì)合金－》課件

硬質(zhì)合金概述硬質(zhì)合金是一種由金屬硬質(zhì)相和結(jié)合相組成的復合材料。它具有高硬度、高耐磨性、高耐熱性、耐腐蝕性和良好的韌性等優(yōu)異性能。硬質(zhì)合金的定義硬質(zhì)合金是指以金屬硬質(zhì)相（如碳化物、氮化物、硼化物等）為基體，以金屬結(jié)合相（如鈷、鎳、鐵等）為結(jié)合劑，通過粉末冶金方法制備的金屬基復合材料。高硬度硬度高，可達HRC85以上，可加工高硬度材料高耐磨性耐磨性好，在高速切削條件下可延長刀具壽命硬質(zhì)合金的組成硬質(zhì)合金主要由金屬硬質(zhì)相和結(jié)合相組成。金屬硬質(zhì)相是硬質(zhì)合金的主要成分，決定了硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性。結(jié)合相是金屬硬質(zhì)相之間的連接劑，決定了硬質(zhì)合金的韌性和強度。硬質(zhì)相碳化物、氮化物、硼化物等結(jié)合相鈷、鎳、鐵等硬質(zhì)合金的種類硬質(zhì)合金按其金屬硬質(zhì)相的成分和結(jié)合相的含量可分為多種類型。常見類型包括碳化鎢硬質(zhì)合金、碳化鈦硬質(zhì)合金、碳化鉭硬質(zhì)合金等。碳化鎢硬質(zhì)合金硬度高，耐磨性好，廣泛應(yīng)用于刀具、模具、鉆頭等碳化鈦硬質(zhì)合金耐熱性好，耐腐蝕性強，應(yīng)用于高溫、腐蝕性環(huán)境下的工具碳化鉭硬質(zhì)合金韌性好，耐沖擊性能強，用于加工大型零件和高硬度材料硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)主要由金屬硬質(zhì)相的顆粒、結(jié)合相的基體和兩者之間的界面組成。金屬硬質(zhì)相的顆粒通常呈不規(guī)則形狀，并以一定的分布規(guī)律排列在結(jié)合相的基體中。顆粒金屬硬質(zhì)相的顆?；w結(jié)合相的基體界面兩者之間的界面硬質(zhì)合金的性能硬質(zhì)合金的性能主要由其組成、結(jié)構(gòu)和工藝等因素決定。硬質(zhì)合金具有高硬度、高耐磨性、高耐熱性、耐腐蝕性和良好的韌性等優(yōu)異性能。1高硬度可達HRC85以上，可加工高硬度材料2高耐磨性耐磨性好，在高速切削條件下可延長刀具壽命3高耐熱性耐高溫，可用于高溫環(huán)境下的工具4耐腐蝕性耐酸堿，可用于腐蝕性環(huán)境下的工具5韌性韌性好，可承受沖擊載荷硬質(zhì)合金的應(yīng)用領(lǐng)域硬質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于機械加工、航空航天、石油化工、電子信息、能源等領(lǐng)域。它作為切削刀具、模具、鉆頭、耐磨部件、軸承、密封件等產(chǎn)品的重要材料。切削刀具用于金屬材料的切削加工模具用于塑料、橡膠、金屬等材料的成型加工鉆頭用于各種材料的鉆孔耐磨部件用于各種機械設(shè)備的耐磨部件硬質(zhì)合金的制備工藝硬質(zhì)合金的制備工藝主要包括粉末冶金技術(shù)、燒結(jié)工藝、涂層工藝、機加工技術(shù)和熱處理技術(shù)等。1粉末冶金技術(shù)2燒結(jié)工藝3涂層工藝4機加工技術(shù)5熱處理技術(shù)粉末冶金技術(shù)粉末冶金技術(shù)是硬質(zhì)合金制備的核心技術(shù)。它是將金屬硬質(zhì)相和結(jié)合相的粉末混合，經(jīng)壓制成型后，在高溫下進行燒結(jié)，使其成為致密的固體。1粉末混合2壓制成型3高溫燒結(jié)燒結(jié)工藝燒結(jié)工藝是硬質(zhì)合金制備的關(guān)鍵步驟。它是將壓制成型的坯料在高溫下進行加熱，使粉末顆粒相互擴散、連接，形成致密的固體。燒結(jié)溫度、時間、氣氛等因素都會影響硬質(zhì)合金的性能。1500溫度℃1-4時間小時涂層工藝涂層工藝是在硬質(zhì)合金表面鍍上一層薄膜，以提高其耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化性和潤滑性等性能。常見的涂層工藝包括PVD涂層、CVD涂層等。PVD涂層物理氣相沉積涂層CVD涂層化學氣相沉積涂層機加工技術(shù)機加工技術(shù)是硬質(zhì)合金制備的最后一步。它是將燒結(jié)后的坯料進行機械加工，使其達到設(shè)計要求的形狀和尺寸。機加工技術(shù)包括車削、銑削、磨削等多種加工方法。熱處理技術(shù)熱處理技術(shù)是指通過控制溫度和時間，對硬質(zhì)合金進行加熱和冷卻，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善其性能。常見的熱處理技術(shù)包括淬火、回火、正火等。淬火提高硬度回火提高韌性質(zhì)量檢測手段硬質(zhì)合金的質(zhì)量檢測手段主要包括顯微鏡觀察、硬度測試、耐磨性測試、耐熱性測試、化學成分分析等。1顯微鏡觀察觀察硬質(zhì)合金的顯微結(jié)構(gòu)2硬度測試測試硬質(zhì)合金的硬度3耐磨性測試測試硬質(zhì)合金的耐磨性4耐熱性測試測試硬質(zhì)合金的耐熱性硬質(zhì)合金的發(fā)展歷程硬質(zhì)合金的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀初，它經(jīng)歷了從最初的碳化鎢硬質(zhì)合金到現(xiàn)代高性能硬質(zhì)合金的發(fā)展歷程。120世紀初碳化鎢硬質(zhì)合金220世紀中期碳化鈦硬質(zhì)合金320世紀末納米硬質(zhì)合金421世紀梯度功能硬質(zhì)合金國內(nèi)外硬質(zhì)合金發(fā)展概況近年來，國內(nèi)外硬質(zhì)合金行業(yè)都在快速發(fā)展，特別是高性能硬質(zhì)合金、超硬材料和新型硬質(zhì)合金的研發(fā)和應(yīng)用取得了重大進展。歐美技術(shù)領(lǐng)先，市場占有率高中國快速發(fā)展，市場潛力巨大硬質(zhì)合金行業(yè)現(xiàn)狀分析目前，全球硬質(zhì)合金市場規(guī)模不斷擴大，預(yù)計未來幾年將保持穩(wěn)定增長。硬質(zhì)合金行業(yè)發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為高性能化、功能化、綠色化和智能化。高性能化追求更高硬度、耐磨性、耐熱性等性能功能化開發(fā)具有特殊功能的硬質(zhì)合金，如耐腐蝕、耐高溫、自潤滑等綠色化采用環(huán)保工藝和材料，減少污染排放智能化運用智能制造技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量硬質(zhì)合金行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)硬質(zhì)合金行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)主要包括原材料價格波動、技術(shù)創(chuàng)新不足、環(huán)保壓力加大、人才缺乏等。原材料價格波動影響生產(chǎn)成本技術(shù)創(chuàng)新不足難以滿足市場需求環(huán)保壓力加大需要改進生產(chǎn)工藝人才缺乏影響行業(yè)發(fā)展硬質(zhì)合金未來發(fā)展趨勢硬質(zhì)合金未來發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：高性能硬質(zhì)合金、超硬材料、納米硬質(zhì)合金、梯度功能硬質(zhì)合金、復合結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金等。1高性能硬質(zhì)合金提高硬度、耐磨性、耐熱性2超硬材料如金剛石、立方氮化硼等3納米硬質(zhì)合金提高硬度和韌性4梯度功能硬質(zhì)合金滿足復雜應(yīng)用需求高性能硬質(zhì)合金高性能硬質(zhì)合金是指具有更高硬度、耐磨性、耐熱性等優(yōu)異性能的硬質(zhì)合金。其主要通過添加新的金屬硬質(zhì)相、優(yōu)化粉末粒度和燒結(jié)工藝等方法來實現(xiàn)。高硬度可加工更硬的材料高耐磨性延長刀具壽命高耐熱性適用于高溫環(huán)境超硬材料超硬材料是指硬度超過硬質(zhì)合金的材料，如金剛石、立方氮化硼等。超硬材料具有極高的硬度、耐磨性和耐熱性，可用于加工高硬度材料、超精加工等。金剛石最硬的天然材料立方氮化硼第二硬的材料金剛石復合材料金剛石復合材料是指將金剛石顆粒鑲嵌在金屬基體中制成的復合材料。它兼具金剛石的高硬度和金屬基體的良好韌性，可用于加工高硬度材料、超精加工等。高硬度可加工更硬的材料高耐磨性延長刀具壽命良好韌性可承受更大的沖擊載荷納米硬質(zhì)合金納米硬質(zhì)合金是指顆粒尺寸小于100納米的硬質(zhì)合金。由于納米顆粒的尺寸效應(yīng)，納米硬質(zhì)合金具有更高的硬度、韌性和耐磨性等優(yōu)異性能。1高硬度可加工更硬的材料2高韌性抗沖擊性能更強3高耐磨性延長刀具壽命梯度功能硬質(zhì)合金梯度功能硬質(zhì)合金是指在同一材料中，不同部位的性能梯度變化的硬質(zhì)合金。它可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，設(shè)計不同的性能梯度，以提高硬質(zhì)合金的整體性能。高耐磨性在刀具刃口部位高韌性在刀具主體部位復合結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金復合結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金是指由兩種或多種不同材料組成的硬質(zhì)合金。它可以結(jié)合不同材料的優(yōu)點，以滿足更加復雜的應(yīng)用需求。高硬度碳化鎢高韌性金屬結(jié)合相硬質(zhì)合金新應(yīng)用領(lǐng)域隨著硬質(zhì)合金技術(shù)的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，包括生物醫(yī)學、電子信息、能源等新興領(lǐng)域。1生物醫(yī)學人工骨骼、牙齒等2電子信息手機、電腦等電子設(shè)備3能源風力發(fā)電、太陽能等可循環(huán)利用硬質(zhì)合金可循環(huán)利用硬質(zhì)合金是指可以回收利用的硬質(zhì)合金。隨著環(huán)保意識的增強，可循環(huán)利用硬質(zhì)合金越來越受到重視?；厥栈厥諒U舊硬質(zhì)合金再利用將回收的硬質(zhì)合金進行再加工綠色制造技術(shù)綠色制造技術(shù)是指在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、使用和回收全生命周期中，減少環(huán)境污染、節(jié)約資源、提高能源利用效率的技術(shù)。清潔生產(chǎn)減少污染排放節(jié)能降耗降低能源消耗循環(huán)利用提高資源利用率智能制造技術(shù)智能制造技術(shù)是指將人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和資源利用率的技術(shù)。自動化提高生產(chǎn)效率數(shù)字化實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動智能化提高生產(chǎn)決策能力硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)升級方向硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)升級方向主要包括高性能化、功能化、綠色化和智能化。通過這些方向的努力，可以推動硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)